JPH0526939Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は同期発電機の一種である誘導子型発電
機に係り、とくに漏洩磁束をなくして電機子コイ
ルと鎖交する有効磁束を増加させるようにした誘
導子型発電機に関する。

同期発電機の一種として誘導子型発電機が知ら
れている。この発電機は固定子に界磁コイルと電
機子コイルとを設けておき、回転子側に誘導子磁
極を設けるようにしたものである。従つて界磁コ
イルを励磁すると回転子の回転に伴なつて誘導子
磁極によつて磁束密度が一定の周期で変化するこ
とになり、しかもこの磁束は固定子側の電機子コ
イルと鎖交するために、上記電機子コイルに出力
電圧を誘起することになり、これを発電出力とし
て取出して利用することができる。そしてこのよ
うな誘導子型発電機は、回転子側にコイルを設け
る必要がなく、このためにブラシやスリツプリン
グを必要とせず、簡単な構造によつて高周波電力
を得ることができるようになる。

さらにこのような誘導子型発電機においちて、
誘導子磁極の1/2のピツチでポールコアを固定子
側に設けるとともに、これらのポールコアにそれ
ぞれ界磁コイルを巻装し、しかもこれらのポール
コアの磁束の向きが２つごとに反転するように界
磁コイルに電流を流し、さらに互に異なる向きに
磁化される隣接する一対のポールコアに共通の電
機子コイルを巻装するようにすると、誘導子磁極
がポールコアのピツチに相当する角度だけ回転す
る度に電機子コイルと鎖交する磁束の向きが完全
に反転するようになる。従つてこのような誘導子
型発電機は磁束の強さが周期的に増減するものに
比べれば!?かに高い発電出力を得ることが可能に
なる。

しかしこのような構成によれば、ポールコアが
誘導子磁極の1/2のピツチで設けられているため
に、誘導子磁極と対向する一対のポールコアの間
に、誘導子磁極とは対向しないポールコアが生ず
ることになり、しかもこのポールコアに巻装され
た界磁コイルには励磁電流が流れているために、
このポールコアによつて漏洩磁束が発生する。こ
の漏洩磁束は電機子コイルと鎖交することがな
く、このために発電を行なうこともない。従つて
このような構成に係る発電機によれば、上記漏洩
磁束を生ずるポールコアに巻装された界磁電流は
無駄に消費されることになり、発電機の効率を損
うことにもなる。

本考案はこのような問題点に鑑みてなされたも
のであつて、誘導子磁極と対向しな固定子側の磁
極に巻装された界磁コイルによる漏洩磁束を効果
的に防止することによつて、小型軽量であつて、
しかも高出力の誘導子型発電機を提供することを
目的とするものである。

本考案は、固定子側に界磁コイルと電機子コイ
ルとを設けるとともに、回転子側に誘導子磁極を
設けるようにした誘導子型発電機において、誘導
子磁極の1/2のピツチでポールコアを固定子側に
設けるとともに、これらのポールコアにそれぞれ
界磁コイルを巻装し、これらのポールコアが２つ
ごとに極性が逆になるように界磁コイルによつて
励磁し、互いに異なる極性に磁化される隣接する
一対のポールコアに共通の電機子コイルを巻装す
るようになし、しかも界磁コイルの駆動回路にス
イツチング手段を設け、界磁コイルが巻装されて
いるポールコアの磁極が誘導子磁極と対向しない
ときにスイツチング手段によつてこの界磁コイル
の励磁電流を断つようにしたものである。

以下本考案を図示の一実施例につき説明する。
この実施例は本考案に係る誘導子型発電機を、自
動車を制御するための制動力を生ずるリターダに
適用したものである。第１図はこの誘導子型発電
機から成るリターダを備えた自動車のエンジン１
を示しており、このエンジン１の背面側にはフラ
イホイールハウジング２が設けられており、この
ハウジング２内には第２図に示すようにフライホ
イール３が配されている。フライホイール３はエ
ンジン１の出力軸を構成するクランクシヤフト４
の端部に固着されている。さらに上記フライホイ
ールハウジング２の背面側にはトランスミツシヨ
ン５が取付けられており、このトランスミツシヨ
ン５によつてエンジン１の回転を変速するように
なつており、この変速された回転をプロペラシヤ
フト６によつて駆動輪に伝達するようになつてい
る。

上記フライホイールハウジング２の中に配され
ているフライホイール３の外周部には誘導子７が
取付けられており、この誘導子７には半径方向外
方に突出する突起状の磁極８が一定の間隔で設け
られている。従つてこの誘導子磁極８を備えたフ
ライホイール３が誘導子型発電機の回転子を構成
することになる。これに対してフライホイールハ
ウジング２の上部および下部にはそれぞれ円周方
向に延びるケース９が設けられており、このケー
ス９内には界磁コイルと電機子コイルとを備えた
固定子が収納されている。そして界磁コイルはバ
ツテリ１０とコントローラ１１を介して接続され
ており、バツテリ１０からコントローラ１１を介
して上記界磁コイルに励磁電流を流すようになつ
ている。これに対してケース９内の電機子コイル
は第２図に示す冷却箱１２内の抵抗と接続されて
おり、この抵抗によつて電力を消費して熱に変換
するようになつている。そしてこの熱を冷却する
ために冷却箱１２には送水パイプ１３が接続され
ている。

つぎに上記フライホイール３から成る回転子と
ケース９内の固定子とによつて形成され、リター
ダを構成する誘導子型発電機の構造について第３
図および第４図につき説明する。ケース９内には
円周方向に所定のピツチでポールコア１４が配置
されており、このコア１４の下端部は上記誘導子
磁極８に微小なエアギヤツプを介して対向してい
る。そしてポールコア１４は固定子ヨーク１５に
固着されるようになつている。なおポールコア１
４と固定子ヨーク１５との連結は、ケース９の上
部開口を覆う蓋板１６に取付けられた連結ボルト
１７によつて行なわれている。これに対して上記
誘導子磁極８は固定ボルト１８によつてフライホ
イール３の外周部に形成された取付け部１９に取
付けられている。なお誘導子磁極８とともにクラ
ツチカバー２０がボルト１８によつて共締めされ
ている。また取付け部１９に対して上記誘導子磁
極８とは反対側には、リングギヤ２１が取付けら
れるようになつている。なおクラツチカバー２０
によつて閉塞されたフライホイール３の内側には
クラツチが設けられている。

さらに上記ケース９内のポールコア１４には界
磁コイル２２，２３と電機子コイル２４とが巻装
されている。電機子コイル２４は互いに隣接する
一対のポールコア１４に跨つて共通に巻装されて
おり、これに対して界磁コイル２２，２３はそれ
ぞれのポールコア１４に別々に巻装されている。
そして第１群のコイル２２と第２群のコイル２３
とがポールコア１４に交互に巻装されるようにな
つている。なおこれらのコイル２２，２３の巻き
方向あるいは接続は第１群のコイル２２および第
２群のコイル２３についてそれぞれ交互に逆にな
つており、これに応じてポールコア１４の磁化の
方向も反転されるようになつている（第７図およ
び第８図参照）。そして上記電機子コイル２４は
第１群のコイル２２が巻装されたポールコア１４
と第２群のコイル２３が巻装されたポールコア１
４とに跨つて巻装されるようになつている。

つぎに上記界磁コイル２２，２３の駆動回路に
ついて第６図〜第８図につき説明する。第１群の
界磁コイル２２は第６図に示すように、バツテリ
１０とスイツチングトランジスタ２５のコレクタ
との間に接続されており、しかもこれらのコイル
２２は第７図に示すように互に直列に接続されて
いる。これに対して第２群の界磁コイル２３はバ
ツテリ１０と第２のスイツチングトランジスタ２
６のコレクタとの間に接続されている。そして第
２群のコイル２３も第８図に示すように互に直列
に接続されている。

上記２つのトランジスタ２５，２６のベースは
それぞれ増幅用のトランジスタ２７，２８のエミ
ツタに接続されている。トランジスタ２７のベー
スは、増幅器２９の出力端子と抵抗３０を介して
接続されるようになつている。これに対してトラ
ンジスタ２８のベースは位相反転器３１の出力端
子と接続されるようになつている。位相反転器３
１は上記抵抗３０と接続されるようになつてお
り、増幅器２９の出力が供給されるようになつて
いる。なお位相反転器３１は演算増幅器から構成
されており、抵抗３２とツエナダイオード３３と
の接続点に生ずる定電圧によつて駆動されてい
る。そして上記増幅器２９はフライホイール３の
回転位置を検出する位置検出センサ３４の出力端
子と接続されるようになつている。

つぎに以上のような構成に係る誘導子型発電機
から成るリターダの動作について説明する。この
リターダを備えたエンジン１を搭載した車両が長
い坂を下る場合には、例えば運転席に設けられて
いるリターダスイツチを閉成するとともに、アク
セルペダルから足を離してブレーキペダルを踏込
むと、このブレーキペダルの踏込みによつてブレ
ーキスイツチが閉成され、このスイツチの出力は
コントローラ１１に供給されることになる。従つ
てバツテリ１０からコントローラ１１を介して誘
導子型発電機の界磁コイル２２または２３に電流
が流れてコイル２２または２３が励磁される。

励磁される界磁コイル２２，２３の選択は回転
位置検出センサ３４の検出に基づいて第６図に示
す回路によつて行なわれる。センサ３４はフライ
ホイール３の回転位置を検出するようになつてお
り、正弦波を増幅器２９に供給する。増幅器２９
はセンサ３４の出力を増幅するとともに、波形整
形して方形波に変換し、トランジスタ２７のベー
スに供給するばかりでなく、位相反転器３１を介
してトランジスタ２８のベースに供給するように
なつている。従つて増幅器２９の出力が高レベル
のときにはトランジスタ２７およびトランジスタ
２５が導通して第１群のコイル２２に電流が流れ
る。これに対して増幅器２９の出力が低レベルの
ときにはトランジスタ２８，２６が導通して第２
群のコイル２３に電流が流れる。

第４図はフライホイール３がある回転位置にあ
り、これによつて第１群のコイル２２を巻装した
ポールコア１４が誘導子磁極８と対向する位置に
あり、しかも第１群のコイル２２が励磁され、第
２群のコイル２３が励磁されない状態を示してい
る。従つてこの場合には第１群のコイル２２を巻
装したポールコア１４が磁化され、第４図におい
て点線で示すような磁気回路３５を磁束が通るこ
とになる。つぎにフライホイール３がポールコア
１４のピツチに相当する角度だけ回転した場合に
は、第５図に示すようになり、しかもこのときに
はセンサ３４の検出に基づいて第１群のコイル２
２の電流が断たれ第２群のコイル２３が励磁され
ることになる。従つてこのときには第５図におい
て点線で示す磁気回路３６を磁束が通ることにな
る。

そして第４図に示す磁気回路３５を通る磁束と
第５図に示す磁気回路３６を通る磁束とはその方
向が逆転することになり、しかもこの逆転する磁
束が図に示すように電機子コイル２４と鎖交す
る。従つて電機子コイル２４に起電力が誘起され
る。このことはフライホイール３が仕事を行なう
ことになり、運動エネルギが電気的エネルギに変
換されることを意味する。従つてこの発電によつ
てリターダが制動力を生じ、エンジン１あるいは
車両に対して制動力を与えることになる。なおこ
の発電出力は第２図に示す冷却箱１２内の抵抗に
よつて消費されるようになつており、この中を還
流する冷却水によつて抵抗は放熱されるようにな
つている。

さらにこのリターダを構成する誘導子型発電機
は、第６図に示す回路によつて第１群の界磁コイ
ル２２と第２群の界磁コイル２３とが交互に励磁
されるようになつており、誘導子磁極８と対向し
ないポールコア１４に巻装された界磁コイルには
電流が流れないようになつている。すなわち例え
ば第４図に示す状態においては第２群の界磁コイ
ル２３には電流が流れず、また第５図に示す状態
においては第１群の界磁コイル２２に電流が流れ
ないようになつている。従つて誘導子磁極８と対
向しないポールコア１４に巻装された界磁コイル
に電流が流れてこれらのコイルが励磁された場合
に生ずるであろう漏洩磁束３７，３８の発生を防
止できる。

すなわち例えば第４図に示す状態において第２
群のコイル２３に励磁電流が流れると、同図にお
いて鎖線で示すような漏洩磁束３７が生ずること
になり、また第５図に示す状態において第１群の
コイル２２が励磁された場合には同図において鎖
線で示す漏洩磁束３８が生ずることになる。しか
しこれら場合にはそれぞれ第２群のコイル２３お
よび第１群のコイル２２がともに励磁されないた
めに、これらの漏洩磁束３７，３８の発生を防止
できる。これらの磁束３７，３８は電機子コイル
２４と鎖交することがないために、発電に寄与す
ることがなく、また制動トルクを発生させるもの
でもない。そしてこの発電機においては、漏洩磁
束３７，３８の発生を防止するようにしているた
めに、小型軽量で高出力の発電機を得ることがで
き、また高い制動トルクを発揮させることが可能
になる。

なお、界磁コイル２２，２３はそれぞれ所定の
自己インダクタンスを有するとともに、磁路を共
通にする他のコイルとの間で所定の相互インダク
タンスを有している。これらの自己インダクタン
スおよび相互インダクタンスが大きいと、界磁電
流の断続の際に隣接するポールコア１４に巻装さ
れている界磁コイルの影響を受けて次の界磁コイ
ルの電流の流れ易さが変化する可能性がある。従
つてこのような電流の流れ易さの変化を防止する
ためには、自己インダクタンスまたは相互インダ
クタンスの小さな界磁コイル２２，２３を用いる
ようにすればよい。

以上本考案を図示の一実施例につき述べたが、
本考案は上記実施例によつて限定されることな
く、本考案の技術的思想に基づいて各種の変更が
可能である。例えば上記実施例はリターダに応用
した誘導子型発電機に関するものであるが、本考
案は高周波発電機等の他の目的に供される誘導子
型発電機にも適用可能である。

以上に述べたように本考案は、誘導子磁極の1/
２のピツチでポールコアを固定子側に設けるとと
もに、これらのポールコアにそれぞれ界磁コイル
を巻装し、これらのポールコアが２つごとに極性
が逆なるように界磁コイルによつて励磁し、互い
に異なる極性に磁化される隣接する一対のポール
コアに共通の電機子コイルを巻装するようにな
し、しかも界磁コイルの駆動回路にスイツチング
手段を設け、界磁コイルが巻装されているポール
コアの磁極が誘導子磁極と対向しないときに上記
スイツチング手段によつてこの界磁コイルの電流
を断つようにしたものである。従つて誘導子磁極
と対向しない固定子磁極に巻装された界磁コイル
によつて電機子コイルと鎖交しない磁束が誘起さ
れることを防止することが可能となり、これによ
つて小型軽量で高出力の誘導子型発電機を提供す
ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る誘導子型発電
機から成るリターダを備えたエンジンの側面図、
第２図はこのエンジンに設けられているリターダ
の斜視図、第３図はこのリターダを構成する誘導
子型発電機の要部拡大縦断面図、第４図は同展開
正面図、第５図はフライホイールが回転した状態
における第４図と同様の正面図、第６図はこの発
電機の界磁コイルの駆動のための回路図、第７図
は第１群の界磁コイルの接続を示す回路図、第８
図は第２群の界磁コイルの接続を示す回路図であ
る。 なお図面に用いた符号において、３……フライ
ホイール、７……誘導子、８……誘導子磁極、１
４……ポーコア、１５……固定子ヨーク、２２…
…界磁コイル（第１群のコイル）、２３……界磁
コイル（第２群のコイル）、２４……電機子コイ
ル、２５……スイツチングトランジスタ、２６…
…スイツチングトランジスタ、３４……位置検出
センサ、である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 固定子側に界磁コイルと電機子コイルとを設け
   るとともに、回転子側に誘導子磁極を設けるよう
   にした誘導子型発電機において、 前記誘導子磁極の1/2のピツチでポールコアを
   固定子側に設けるとともに、これらのポールコア
   にそれぞれ界磁コイルを巻装し、これらのポール
   コアが２つごとに極性が逆になるように前記界磁
   コイルによつて励磁し、互いに異なる極性に磁化
   される隣接する一対のポールコアに共通の電機子
   コイルを巻装するようになし、 しかも前記界磁コイルの駆動回路にスイツチン
   グ手段を設け、前記界磁コイルが巻装されている
   ポールコアの磁極が前記誘導子磁極と対向しない
   ときに前記スイツチング手段によつてこの界磁コ
   イルの励磁電流を断つようにしたことを特徴とす
   る誘導子型発電機。